计算机组成原理4-数字逻辑2.ppt

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1、逻辑门电路门电路是用以实现逻辑关系的电子电路，与我们所讲过的基本逻辑关系相对应，门电路主要有：与门、或门、与非门、或非门、异或门等。分类：分立元件集成逻辑门电路双极型——MOS——按所采用的半导体器件进行分类采用双极型半导体器件作为元件,速度快、负载能力强，但功耗较大、集成度较低。采用金属-氧化物半导体场效应管作为元件。结构简单、制造方便、集成度高、功耗低，但速度较慢。数字集成电路：在一块半导体基片上制作出一个完整的逻辑电路所需要的全部元件和连线。使用时接：电源、输入和输出。数字集成电路具有体积小、可靠性高、速度快、

2、而且价格便宜的特点。双极型集成电路又可进一步可分为：DTL晶体管-晶体管逻辑电路TTL(TransistorTransistorLogic)；发射极耦合逻辑电路ECL(EmitterCoupledLogic)。集成注入逻辑电路I2L(IntegratedInjectionLogic)TTL电路的“性能价格比”最佳，应用最广泛MOS集成电路又可进一步分为：PMOS(P-channelMetelOxideSemiconductor)；NMOS(N-channelMetelOxideSemiconductor)；CMOS(

3、ComplementMetalOxideSemiconductor)。CMOS电路应用较普遍，不但适合通用逻辑电路的设计，而且综合性能最好。100个以下：小规模集成电路(SmallScaleIntegration:SSI)几百个：中规模集成电路（MediumScaleIntegration:MSI)几千个：大规模集成电路（LargeScaleIntegration:LSI)一万个以上：超大规模集成电路（VeryLargeScaleIntegration:VLSI)2、按集成电路规模的大小进行分类数字电路中关于高、低

4、电平的概念VH——高电平1VL——低电平0逻辑电平：由半导体电子元器件组成的逻辑电路,表现为“0”和“1”两个不同的状态,常用一个电压范围表示叫做逻辑0和逻辑1,或叫做0态和1态，统称逻辑电平。逻辑电平不是物理量，而是物理量的相对表示。表示的是一定的电压范围，不是一个固定值门(电子开关)满足一定条件时，电路允许信号通过开关接通。开门状态：关门状态：条件不满足时，信号通不过开关断开。开关作用二极管反向截止：开关接通开关断开三极管（C,E)饱和区：截止区：开关接通CEB开关断开正向导通：CEB分离元件门电路二极管与门

5、二极管或门三极管非门与非门分离元件门电路缺点1、体积大、工作不可靠。2、需要不同电源。3、各种门的输入、输出电平不匹配。MOS管是电压控制元件，主要由栅源电压VGS决定其工作状态。MOS管结型:用于模拟电路绝缘栅型P沟道N沟道增强型耗尽型增强型耗尽型MOS电路的特点：优点1.工艺简单，集成度高。缺点：工作速度比TTL低。2.是电压控制元件，静态功耗小。3.允许电源电压范围宽（318V）。4.扇出系数大，抗噪声容限大。1、NMOS非门VDDA非门电路FAFLT1HHT1LF=A2、NMOS与门VDDABT1T2T3T

6、6T5FG3ABFLLT1LT2LHT1×LHLT2×LHHT1T2HT5G3HT5G3HT5G3HT5G3L×F=AB3、NMOS或门F=A+BVDDABT1T2T3T4T5FG3ABFLLT1LT2LHT2HHLT1HHHT1T2HT3T3T3G3HT3G3LG3LG3L×××三、TTL集成逻辑门电路TTL(TransistorTransistorLogic)电路是晶体管-晶体管逻辑电路的简称。TTL电路的功耗大、线路较复杂，使其集成度受到一定的限制，故广泛应用于中小规模逻辑电路中。速度快.典型TTL与非门输入级

7、——由多发射极晶体管T1和电阻R1组成；中间级——由T2和R2、R3组成，输出两个相位相反的信号，作为T4、T5的驱动信号；输出级——由T3、T4、T5和R4、R5组成。1.电路结构3.门电路的主要外特性参数对器件的使用者来说，正确地理解器件的各项参数是十分重要的。（1）标称逻辑电平标称逻辑电平：表示逻辑值1和0的理想电平。TTL门电路标称逻辑电平：V(1)=5VV(0)=0VViVDVTVONVOFF閾值电压VT：1.4V(2)电压传输特性在TTL电路中高电平VH——电压范围为2V～5V，额定值为3.6V低电平V

8、L——电压范围为0V～0.8V,额定值为0.2V(3)开门与关门电平开门电平——能表示逻辑值1的最小高电平关门电平——能表示逻辑值0的最大低电平在TTL电路中：开门电平VON≈3V关门电平VOFF≈0.4VViVDVTVONVOFF(4)平均传输延迟时间tpd平均传输延迟时间是衡量门电路运算速度的重要指标。当输入端接入输入信号后，需要经过一定的